我校科研团队在国际物理顶尖期刊发表论文

近日，我校高能物理研究团队北京谱仪（BES）III合作组成员郝喜庆博士联合南开大学赵明刚教授，以BESIII合作组名义在国际物理顶尖期刊Physical Review Letters（《物理评论快报》）在线发表了题为“Search forBaryon-Number-Violating Oscillations in the Decay+c.c.”的研究论文。该研究得到了国家自然科学基金青年项目、大科学装置联合基金培育项目的支持。

现代物理学认为我们的宇宙起源于一次“大爆炸”，该过程中产生的正物质和反物质数量是精确相等的。然而，大量的实验证据都表明当前宇宙是由正物质组成的，没有观测到原初反物质存在的证据。为了解释宇宙中物质反物质的不对称，萨哈罗夫（Sakharov）于1967年提出了著名的三原则，指出重子数破坏是解释该问题的关键之一。时至今日，物理学家们已经对质子衰变、以及各种强子的重子数破坏衰变进行了广泛研究，但尚未发现明显的重子数破坏信号。然而，这些研究的共同点是初末态的重子数与轻子数之差保持不变。因此探索新类型的重子数破坏现象变得越来越重要。

郝喜庆博士与南开大学赵明刚教授合作，利用BESIII国际合作组采集的13亿个粒子的世界最大数据，通过过程首次搜寻了初末态重子数变化量为2的超子反超子振荡现象。这一突破性成果对于解开宇宙中的反物质消失之谜具有重要的意义。在研究中，我们将振荡前的末态定义为“正确符号”，振荡后的末态定义为为“错误符号”，下图展示了它们的分布。结果显示，正确符号分布的本底极低、信号非常干净，而错误符号分布的信号区内没有观测到任何事例，这表明没有看到振荡现象。基于此分布，综合考虑本底分析、探测效率和系统误差等信息后，我们测得世界上首个振荡的上限，由此解出的振荡参数上限为GeV，此结果对于理解重子反重子振荡和重子数破坏过程具有重要意义。因为振荡过程的初末态都包含第二代夸克，该工作拓展了重子反重子振荡实验的研究范围，将对该类型重子数破坏过程的理论和实验研究起到激励作用。

错误符号（a）和正确符号（b）的分布图，实验数据表示为黑色数据点，蒙特卡洛模拟的振荡信号用粉色实心直方图表示，本底则用红色的虚线表示

自2009年BESIII实验运行以来，已经发表超过490余篇科学论文。BESIII合作组由来自17个国家、83个研究机构的600多名科学家组成。本工作的高质量数据源于探测器的优良设计和离线软件科研人员大量细致的工作，同时也感谢BEPCII加速器团队在疫情期间的维护和运行保障工作。

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URL:https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.131.121801 

DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.121801 

（物理学院 郝喜庆）